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基于车桥耦合动力作用的高速铁路桥梁状态评估方法研究
| 论文题名： | 基于车桥耦合动力作用的高速铁路桥梁状态评估方法研究 |
| 关键词： | 高速铁路桥梁;状态评估方法;动力响应;健康监测系统 |
| 摘要： | 高速铁路桥梁作为高速铁路的重要组成部分，在高速铁路不断提速和荷载不断增大的情况下，其在长期服役过程中的运营状态倍受关注。在高铁桥梁结构正常运营过程中，很容易发生由多级变幅疲劳荷载作用、钢筋锈蚀、混凝土碳化、盐离子侵蚀以及预应力筋应力腐蚀等原因引起的梁的刚度退化现象，这些因素虽不能显著地造成桥梁结构的强度破坏，但其对桥梁结构长期性能，尤其对高速列车的运营安全有着至关重要的影响。本文基于以上考虑，针对高速铁路桥梁结构的特点，从分析桥梁的动力响应数据入手，提出了一套基于桥梁健康监测系统的针对中小跨径高速铁路桥梁的状态评估方法。 首先，本文对所用的列车-轨道-桥梁动力学理论进行阐述和分析，利用其力学相互作用关系建立了高速列车-轨道-桥梁动力耦合仿真模型。当列车在桥梁上的行驶时，利用在桥跨上布置的传感器对桥梁进行监测，即可获得用来对桥梁进行状态评估的原始应变响应数据。 其次，在获得桥梁的应变响应数据后，即可推算桥梁的状态评估指标。本文共确定两个状态评估指标，分别为自振频率和竖向挠度值，其中，自振频率可利用傅里叶变换等数学方法对应变响应数据进行分析得到，竖向挠度值可由本文推导的应变与位移之间的关系经换算得到。若桥梁的评估指标大于设计规范的规定值，则桥梁结构处于不安全状态，需马上进行人工检测维修和深度分析，若小于规定值，则暂时处于安全状态，需对响应数据进行常规分析。 最后，对处于安全状态的桥梁进行的常规分析，其本质为分析桥梁的刚度退化情况，针对此分析，本文提出了应变差法来定位刚度退化位置，结合了频率分解法和应变模态的无模型识别法来确定识别指纹，识别其刚度退化程度。为验证本文的定位和识别方法的有效性，本文共模拟了十二种不同工况进行分析，分析结果与模拟情况基本相同。 本文提出的基于健康监测系统的高速铁路桥梁状态评估方法，针对中小跨径梁式桥，具有简单、经济、快速、准确和有效等特点，若要应用在实际工程中，不同的桥梁需根据实际情况具体分析。 |
| 作者： | 吕佳 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李顺龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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